Quá trình này đƣợc bắt đầu từ các hình ảnh mẫu
Hình 3. 2. Mô tả hình ảnh mẫu
3.5.2.1. Phân tích hình ảnh được chụp bằng máy ảnh:
Ảnh chụp – là dạng ảnh Bitmap 2D. Có thể dùng công cụ Relief tạo ảnh nổi từ file bitmap. File này có thể đƣa trực tiếp vào phần mềm Artcam để xử lý. Nhƣng nhƣợc điểm là ảnh chụp bitmap đồng mầu với ảnh tạo nổi nên khó tạo đƣợc chiều sâu nhƣ ý muốn, không đảm bảo đƣợc độ nét nhƣ ảnh thực. Ảnh nổi dùng theo cách này không đƣợc trơn, các đƣờng nét sẽ bị vỡ, sẽ không đúng với thực tế.
tiếp trên Artcam hoặc Autocad, Photoshop, Corel draw,… Nhƣng với biên dạng phức tạp nhiều đƣờng cong trơn nếu vẽ trên Artcam sẽ khó khăn và tốn nhiều thời gian do đó ta đƣa bức ảnh vào Autocad để dựng hình vì ta có thể dễ dàng vẽ và chỉnh sửa theo ý muốn.
Bƣớc 1: Đƣa ảnh vào Autocad
+ Dùng các công cụ vẽ của phần mềm ta vẽ lại các hoa văn của bức ảnh cần xử lý – tạo dữ liệu Vector.
+ Chú ý các biên dạng của hoa văn phải là đƣờng khép kín.
+ Để dễ dàng chỉnh sửa ta đặt màu, layer khác nhau cho các đƣờng nét.
Cuối cùng save lại dƣới đuôi *.dxf ta đƣợc dữ liệu vector để import sang phần mềm Artcam.
Hình 3. 4. Mô tả dữ liệu vector
Bƣớc 2: Tạo file mới Artcam với kích thƣớc rộng 297 x cao 210 mm. Chọn file > import > vector data > chọn file *.dxf vừa vẽ ở trên.
Hình 3. 5. Mô tả cửa sổ vector import
Hình 3. 6. Mô tả cửa sổ imported file
Hình 3. 7. Mô tả các đƣờng nét trên ArtCAM
Bƣớc 3: Dùng các lệnh tạo hình (Shape) của Artcam để làm nổi mô hình. - Chọn khung hình chữ nhật ở bên ngoài, hình chữ nhật chuyển sang màu hồng thì
ta kích đúp vào > bảng Shape editor hiện ra ta chọn kiểu làm nổi thứ 3 và nhập chiều cao nhƣ hình, rồi chọn Add.
Hình 3. 8. Mô tả cửa sổ Shape Editor
- Làm tƣơng tự chọn các đƣờng bao bốn góc, chọn kiểu làm nổi và nhập chiều cao nhƣ hình rồi chọn Add.
Hình 3. 9. Mô tả các nhập chiều cao
Hình 3. 10. Mô tả kết quả nhập chiều cao
- Chọn tiếp đƣờng bao nhƣ hình, chọn kiểu làm nổi , nhập các thông số Angle, Start height nhƣ bên dƣới.
Hình 3. 11. Mô tả cách nhập thông số Angle
Hình 3. 12. Mô tả kết quả nhập thông số Angle
- Làm tƣơng tự cho các bƣớc tiếp theo:
+ Làm nổi hình elipse bên ngoài, chọn elipse rồi chọn kiểu làm nổi , nhập Start height = 0,5
Hình 3. 13. Mô tả cách nhập Start height
+ Làm nổi hình tròn bên trong elipse, chọn nhóm hình tròn con bên trong elipse rồi
Hình 3. 14. Mô tả cách làm nổi hình tròn trong alipse
Hình 3. 15. Mô tả kết quả làm nổi hình tròn trong alipse
Hình 3. 16. Mô tả cách làm nổi elipse bên trong
+ Làm nổi lá sen và cuống, chọn lá sen rồi chọn kiểu làm nổi , nhập Start height = 1.
Hình 3. 18. Mô tả cách lựa chọn các kiểu làm nổi
Tạo gân cho lá, chọn các đƣờng gân rồi chọn kiểu làm nổi , nhập góc Angle = 20° rồi chọn Subtract.
Hình 3. 19. Mô tả cách tạo gân cho lá
Hình 3. 20. Mô tả kết quả tạo gân cho lá
- Làm nổi tƣơng tự các hoa văn còn lại cho đến hết.
- Sau khi làm nổi xong, dùng công cụ Sculpting trong thanh công cụ Relief editting để làm trơn, đánh bóng các bề mặt.
- Kết quả cuối cùng ta có:
Hình 3. 22. Mô tả kết quả đạt đƣợc của quá trình xử lý ảnh
Xuất file chương trình NC:
Hình 3. 23. Mô tả cửa sổ Toolpath Operations
- Setup vật liệu và phôi cần gia công: chọn Material setup trong thanh toolpath operations, tại bảng Material setup nhập chiều dày phôi và lƣợng offset bề mặt trên của vật liệu.
Hình 3. 24. Mô tả bảng Materia
Hình 3. 25. Mô tả kết quả nhập chiều dày phôi
- Tại thanh 3D toolpath chọn kiểu phay thô là Z level roughing .
Tại bảng thông số Z level roughing ta chọn roughing tool để lựa chọn dao cần dùng.
Hình 3. 26. Mô tả cửa sổ Tool Groups Database
Nhập tên cho nguyên công phay thô rồi kích chọn Now để phần mềm tự động tính toán đƣờng chạy dao.
Hình 3. 27. Mô tả kết quả đƣờng chạy dao thô
- Tại thanh 3D toolpath chọn Machine relief để phay tinh lần cuối.
Hình 3. 28. Mô tả cách chọn dao phay dạng nhọn
Nhập tên cho nguyên công phay tinh rồi chọn Now để phần mềm tự động tính toán đƣờng chạy dao.
Hình 3. 29. Mô tả kết quả đƣờng chạy dao tinh
- Xuất file NC: tại thanh toolpath operation chọn save toolpath , bảng save toolpath hiện ra ta chọn nguyên công cần save, kích spool directory để chọn nơi lƣu rồi chọn save.
Hình 3. 30. Mô tả cửa sổ Save Toolpaths
- Kết quả: Ta có đƣợc một chƣơng trình NC hoàn chỉnh
% :1248 N20G91G28X0Y0Z0 N30G40G17G80G49 N40T1M6 N50G90G54 N60G43Z15.000H1 N70G0X0.000Y0.000S15000M3
Tiến hành gia công trên Máy CNC thông qua phần mềm NCStudio
Sau khi xuất đƣợc chƣơng trình NC trên phần mềm ArtCAM, chuyền file chƣơng trình này qua bộ nhớ trên máy CNC. Tiếp theo, qua phần mềm NCStudio đƣợc tích hợp sẵn trên máy CNC, ta sẽ điều khiển để gia công chi tiết.
Hình 3. 31. Mô tả quá trình gia công chi tiết thông qua phần mềm NCStudio Cũng giống nhƣ quá trình gia công trên tất cả các máy CNC khác, trƣớc khi gia công ta cần tiến hành offset vị trí của dao và phôi
Hình 3. 32. Mô tả quá trình offset vị trí của dao và phôi Cuối cùng, tiến hành gia công chi tiết trên máy CNC
Hình 3. 33. Mô tả quá trình tiến hành gia công
3.3. Kết quả và thảo luận
Sau khi tiến hành gia công thử nghiệm trên các vật mẫu với các chế độ cắt khác nhau, qua quan sát thực tế thấy rằng: chất lượng bề mặt, thời gian gia công,
độ ổn định của hệ thống công nghệ có sự khác nhau, cụ thể nhƣ sau: 3.3.1. Chất lượng bề mặt
Trong phần này các thực nghiệm nhằm đánh giá về độ chính xác kích thƣớc và độ nhám bề mặt của chi tiết gia công.. Tại các thực nghiệm 1,2,3 tác giả chỉ thay đổi tốc độ cắt V ở các mức là 20, 40, 60 m/phút
Hình 3. 34.Mô tả mẫu thực nghiệm số 1 Thực nghiệm 1: V1 = 20m/phút; S = 3000mm/phút, tmax = 12mm, Sc = 50% Hình 3. 35.Mô tả mẫu thực nghiệm số 2 Thực nghiệm 2: V2 = 40m/phút; S = 3000mm/phút, tmax = 12mm, Sc = 50% Hình 3. 36.Mô tả mẫu thực nghiệm số 3 Thực nghiệm 3: V3 = 60m/phút; S = 3000mm/phút, tmax = 12mm, Sc = 50%
Qua quan sát ta thấy cơ bản kết quả gia công phù hợp với thiết kế về hình dáng hình học, kích thƣớc hình mẫu ban đầu, tuy nhiên tại một số vùng xuất hiện các vết xƣớc và gai. Kết quả này có thể do tốc độ cắt và đặc biệt là do khoảng chồng lát cắt nhỏ dẫn đến lƣợng dƣ để lại giữa hai lát cắt lớn. Ngoài ra vật liệu gỗ lại không đồng nhất trên toàn bộ bề mặt, dẫn đến các vùng xƣớc và gai không đều. Sự khác nhau về độ nhám bề mặt ở các thực nghiệm 1,2,3 là không rõ rệt, do có cùng khoảng chồng lát cắt.
*. Ở các thực nghiệm 4,5,6 tác giả đã giữ nguyên giá trị vận tốc cắt V=40m/phút, và thay đổi khoảng chồng lát cắt theo 3 mức là 30, 60, 80%
Hình 3. 37.Mô tả mẫu thực nghiệm số 4 Thực nghiệm 4: V = 40m/phút; S = 3000mm/phút, tmax = 12mm, Sc1 = 30% Hình 3. 38.Mô tả mẫu thực nghiệm số 5 Thực nghiệm 5: V = 40m/phút; S = 3000mm/phút, tmax= 12mm, Sc2 = 60% Hình 3. 39.Mô tả mẫu thực nghiệm số 6 Thực nghiệm 6: V = 40m/phút; S = 3000mm/phút, tmax = 12mm, Sc3 = 80%
Từ các thực nghiệm 4,5,6 thông qua quan sát ta có thể thấy có sự khác nhau rõ rệt về độ nhám bề mặt. Ở thực nghiệm số 4 các vết xƣớc và gai xuất hiện rất nhiều và có diện tích rất rộng, chiếm hầu hết các vị trí trên bề mặt chi tiết. Tuy nhiên sang thực nghiêm số 5 các vết xƣớc đã giảm rất rõ, chỉ còn hiện tƣợng gai trên một số cùng của bề mặt chi tiết gia công. Sang thực nghiệm 6, các vết xƣớc và gai gần nhƣ không còn, bề mặt tƣơng đối nhẵn. Kết quả này là do khoảng chồng lát cắt ở các thí nghiệm là khác nhau, khi tăng khoảng chồng lát cắt, đồng nghĩa với chất lƣợng bề mặt sẽ ít bị nhám hơn rất nhiều.
*. Trong ba thực nghiệm cuối 7,8,9 tác giả đã sử dụng vận tốc cắt V lớn nhất, Vmax=60m/phút, và thay đổi khoảng chồng lát cắt là 30, 60, 80%
nghiệm số 7 Thực nghiệm 7 V = 60m/phút; S = 3000mm/phút, tmax = 12mm, Sc1 = 30% thực nghiệm số 8 Thực nghiệm 8 V = 60m/phút; S = 3000mm/phút, tmax = 12mm, Sc2 = 60% thực nghiệm số 9 Thực nghiệm 9 V = 60m/phút; S = 3000mm/phút, tmax=12mm, Sc3 = 80%
Ta có thể thấy, tại 2 mẫu 7 và 8 chất lƣợng bề mặt gia công tƣơng đối tốt, đặc
biệt là mẫu số 8. Kết quả này là do tốc độ cắt là cao V = 60m/phút, nhất là khoảng chồng lát cắt cũng đạt ở mức Sc = 60%. Tuy nhiên ở mẫu thử số 9, ta quan sát thấy rất nhiều vết cháy tại các vùng chuyển tiếp, điều này là do dao hợp kim gia công ở vận tốc cắt cao, khoảng chồng lát cắt lớn, khiến dao cắt lại rất nhiều lần tại một đƣờng cắt, nhiệt cắt lớn. Một nguyên nhân khác có thể nhắc đến ở đây đó là do tại các vùng chuyển tiếp, nhƣ bề mặt phẳng sang bề mặt cầu, các bề mặt hoa văn sang bề mặt phẳng.
Ngoài ra chúng ta cũng thấy rằng, vật liệu gỗ có tổ chức rất phúc tạp, không đồng nhất, không đẳng hƣớng, tại một số vị trí xuất hiện các mấu, hoặc chuyển tiếp từ vỏ sang lõi, cũng là nguyên nhân dẫn đến hiện tƣợng cháy xém tại một số vùng khác nhau.
Nhƣ vậy qua 9 thực nghiệm với các chế độ cắt khác nhau, tác giả đã tổng hợp thành bảng các ảnh hƣởng của chế độ cắt đến chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công
Bảng 3. 4.Bảng đánh giá chất lƣợng bề mặt gia công tt Khoảng chồng lát cắt(%) S(mm/phút) V(m/phút) tmax(mm) Chất lƣợng bề mặt 1 30% 3000 20 12 Có nhiều vết xƣớc, bề mặt bị “gai” (hình 3.2) 2 30% 3000 40 12 Còn nhiều vết xƣớc, giảm “gai” bề mặt(hình 3.3) 3 30% 3000 60 12 Giảm vết xƣớc (hình 3.4) 4 60% 3000 20 12 Bề mặt còn một số vết xƣớc(hình 3.5) 5 60% 3000 40 12 Chỉ còn các vết gai, xƣớc nhỏ(hình 3.6) 6 60% 3000 60 12 Chất lƣợng bề mặt tƣơng đối tốt(hình 3.7) 7 80% 3000 20 12 Chất lƣợng bề mặt tƣơng đối tốt (hình 3.8) 8 80% 3000 40 12 Chất lƣợng bề mặt rất tốt (hình 3.9) 9 80% 3000 60 12 Bị cháy xém ở nhiều vị trí(hình 3.10)
chi tiết gia công
3.3.2. Thời gian gia công
Trong phần này, luận văn sẽ đánh giá về thời gian gia công của vật mẫu tại các thực nghiệm, qua đó xác định năng suất gia công trên máy BKRW2014. Đây cũng đƣợc coi là yếu tố quan trọng đối với quá trình gia công trên máy. Việc rút ngắn thời gian gia công sẽ giúp quá trình hoàn thiện việc trùng tu, sửa chữa các hạng mục đƣợc hiệu quả hơn. Qua các thử nghiệm, tác giả đã tổng hợp thành bảng đánh giá về thời gian gia công.
Bảng 3. 5.Bảng thử nghiệm thời gian gia công
tt Khoảng chồng lát cắt(%)
S(mm/phút) tmax V(m/phút) Thời gian gia công 1 30% 3000 12 20 6h 2 30% 3000 12 40 5h 3 30% 3000 12 60 4h 4 60% 3000 12 20 7.5h 5 60% 3000 12 40 7h 6 60% 3000 12 60 6.5h 7 80% 3000 12 20 10h 8 80% 3000 12 40 9h 9 80% 3000 12 60 8h
Có thể thấy qua các thực nghiệm với các vật mẫu có hoa văn khá phức tạp. Nếu một nghệ nhân làm thì thời gian có thể lên đến hàng tuần. Tuy nhiên khi gia công trên máy CNC BKRW2014, thì thời gian đã rút ngắn đi rất nhiều. Khi vận tốc
cắt và khoảng chồng lát cắt càng lớn thì thời gian gia công càng ngắn. Nhƣ vậy nếu xét về năng suất thì các thực nghiệm 2 và 3 đạt năng suất cao nhất, ngƣợc lại các thử nghiệm 7,8 thời gian gia công rất lớn. Vì vậy nếu cần đảm bảo vấn đề tiến độ với tmax=12mm, S=3000(mm/phút), ta nên chọn thông số tối ƣu là V=5060(m/phút), Sc=50%
3.3.3. Độ ổn định của hệ thống công nghệ
Một vấn đề cũng cần quan tâm, đó là độ an toàn của hệ thống công nghệ, qua các thí nghiệm có thề thấy, khi thay đổi khoảng chồng lát cắt và tốc độ cắt, độ ổn định của hệ thống công nghệ cũng sẽ bị ảnh hƣởng. Qua các thực nghiệm, với các chế độ cắt khác nhau, tác giả sẽ đánh giá đƣợc mức độ ổn định của hệ thống công nghệ trên máy, và đƣợc tổng hợp tại bảng dƣới đây.
Bảng 3. 6.Bảng thử nghiệm độ an toàn hệ thống công nghệ
tt Khoảng chồng lát cắt(%) S(mm/phút) tmax V(m/ phút) Hệ thống công nghệ 1 30% 3000 12 20 Hiện tƣợng rung nhẹ 2 30% 3000 12 40 Hiện tƣợng rung nhẹ 3 30% 3000 12 60 Bình thƣờng 4 60% 3000 12 20 Bình thƣờng 5 60% 3000 12 40 Bình thƣờng 6 60% 3000 12 60 Bình thƣờng 7 80% 3000 12 20 Bình thƣờng 8 80% 3000 12 40 Dao cháy xém 9 80% 3000 12 60 Dao cháy xém
Xét về độ an toàn thì qua các thực nghiêm đều đảm bảo, tuy có một số hiện tƣợng nhƣ: rung nhẹ, dao cháy… nhƣng hầu nhƣ không ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công.
Trong thực nghiệm này, các thông số đầu vào bao gồm:
- Vật liệu gỗ: Phôi dạng tấm phẳng, thuộc loại gỗ Dổi tuổi thọ 20 năm, là loại gỗ có thớ dai, mịm và chắc. Kích thƣớc phôi 1200x400x30mm,
- Dụng cụ cắt: dao khắc dạng nhọn có Đƣờng kính mũi dao: 0,4mm; Góc mũi dao: 300; Chiều dài dao: 60mm ; Vật liệu thép hợp kim cứng
Hình 3. 43. Mô tả thực nghiệm số 10
Qua quan sát thực tế thấy rằng ở thực nghiệm số 10, hƣớng cắt của dao cắt ngang theo hƣớng của thớ gỗ, với chế độ cắt nhƣ trên, ta có đƣợc một bề mặt chi tiết tƣơng đối nhẵn, không có vết xƣớc, gai.
3.4.2. Thực nghiệm số 11
Trong thực nghiệm này, tác giả vẫn sử dụng thông số đầu vào giống nhƣ ở thực nghiệm số 10, tuy nhiên hƣớng cắt của dao dọc theo hƣớng của thớ gỗ
Hình 3. 44. Mô tả thực nghiệm số 11
Qua quan sát thực tế, thấy rằng trên bề mặt chi tiết tại thực nghiệm số 11, có rất nhiều các vết xƣớc, gai. Hiện tƣợng này là do, khi dao cắt dọc sẽ kéo các sợi gỗ đƣợc xếp theo hƣớng của thớ gỗ, gây nên hiện tƣợng xƣớc, gai trên bề mặt của chi tiết gia công. Nhƣ vậy trƣớc khi tiến hành gia công, ngƣời vận hành máy cũng cần chú ý đến hƣớng của thớ gỗ, để có đƣợc bề mặt chi tiết tốt hơn.
3.4.3. Thực nghiệm số 12
Trong thực nghiệm này, các thông số đầu vào bao gồm:
- Vật liệu gỗ: Phôi dạng tấm phẳng, thuộc loại gỗ Thông tuổi thọ 20 năm, là loại gỗ có thớ dai, nhẹ, bóng. Kích thƣớc phôi 500x500x30mm,
- Dụng cụ cắt: dao khắc dạng nhọn có Đƣờng kính mũi dao: 0,4mm; Góc mũi dao: 300; Chiều dài dao: 60mm ; Vật liệu thép hợp kim cứng